Xây dựng hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời cho chiếu sáng

LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài nghiên cứu khoa học “XÂY DỰNG HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CHO CHIẾU SÁNG” cơng trình nghiên cứu cá nhân em Các số liệu đề tài số liệu trung thực NGUYỄN DUY LONG Lớp: ĐC1201 Chuyên ngành: Điện tự động công nghiệp Trƣờng: Đại học Dân Lập Hải Phịng LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy GSTS.KH THÂN NGỌC HOÀN, tận tình hƣớng dẫn suốt trình nghiên cứu đề tài khoa học Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Điện tự động công nghiệp, Trƣờng Đại Học Dân Lập Hải Phịng tận tình giúp đỡ em công tác nghiên cứu Với vốn kiến thức đƣợc tiếp thu q trình học khơng tảng cho trình nghiên cứu đề tài mà cịn hành trang q báu để em bƣớc vào đời cách vững tự tin Em chân thành cảm ơn hội đồng khoa học cho phép tạo điều kiện thuận lợi để em nhận hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học Cuối em kính chúc q Thầy, Cơ dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Trân trọng kính chào! SVTH: Nguyễn Duy Long DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu tạo bên lớp pin lƣợng mặt trời Hình 1.2: Toàn cảnh khu biệt thự đƣợc lắp hệ thống pin lƣợng mặt trời .9 Hình 1.3: Tồn cảnh Biệt thự gia đình Bác Sửu chƣa lắp đặt hệ thống pin mặt trời máy nƣớc nóng NLMT 10 Hình 1.4: Khung dàn pin đƣợc hàn cố định mái .10 Hình 1.5: Lắp đặt dàn pin số 10 Hình 1.6: Lắp đặt dàn pin số 11 Hình 1.7: Lắp đặt dàn pin số 11 Hình 1.8: Hồn thành lắp đặt dàn pin mặt trời 11 Hình 1.9: Các cơng nhân lắp ráp pin mặt trời lên giá đỡ 12 Hình 1.10: Cây cầu sau lặp đặt hệ thống pin lƣợng mặt trời 12 Hình 1.11: Các pin đƣợc lắp ráp 13 Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống lƣợng mặt trời 15 Hình 2.2: Solar panel 170 W 16 Hình 2.3: Bộ solar controller 17 Hình 2.4: Bình ac quy 12v 180Ah 18 Hình 2.5: Bộ inverter .19 Hình 2.6: Mơ hình hệ thống lƣợng làm on_grid 20 Hình 2.7: Mơ hình mơ hệ thống on_grid 21 Hình 3.1: Mosfeet IRF 3205 30 Hình 3.2: IC khuyếch đại LM 324 .31 Hình 3.3: Sơ đồ chân LM324 31 Hình 3.4: NOR CD4001 32 Hình 3.5: Sơ đồ chân CD4001 33 Hình 3.6: Mosfeet IRF 540 33 Hình 3.7: Hình ảnh ATmega8 .34 Hình 3.8: sơ đồ chân ATmega8 35 Hình 4.1: Tấm pin mặt trời có cơng suất 55 W/h 39 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý solar controller 41 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý inverter sử dung ATmega8 42 Hình 4.4: Sơ đồ khối inverter là: 43 Hình 4.5: Miêu tả nguyên lý tạo xung 44 Hình 4.6: Điện áp pin lƣợng mặt trời 49 Hình 4.7: điện áp nạp vào bình ac quy .50 Hình 4.8: Điện áp inverter 51 Hình 4.9: Mơ hình lƣới điện lƣợng mặt trời 51 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng thống kê hiệu suất pin lƣợng mặt trời Bảng 1.2 Giá trị trung bình cƣờng độ xạ MT ngày năm số nắng số khu vực khác Việt Nam [1] Bảng 1.3: Thông số kĩ thuật hệ thống nối lƣới có dự trữ 3060w: .9 Bảng 1.4: Bảng đặc tính cầu .13 Bảng 1.5: Cơ tính 14 Bảng 1.6: Bảng tiêu chuẩn kiểm tra điều kiện ánh sáng .14 Bảng 1.7: Các thông số cầu 14 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật AVR ATmega8 35 Bảng 3.2: Bảng thống kê thiết bị tiêu thụ điện mộ hộ gia đình 36 Bảng 3.3: Bảng giá điện năm 2011 .36 Bảng 3.4: Thống kê thiết bị giá thành để lắp ráp cho hệ thống lƣới điện mặt trời .38 Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật pin lƣợng mặt trời công suất 55 W/h 40 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1.Mở đầu 1.2.Giới thiệu pin lƣợng mặt trời 1.2.1.Pin lượng mặt trời gì? Làm tạo điện 1.2.2.Hiệu suất pin lượng mặt trời 1.3.Tiềm vô tận lƣợng mặt trời 1.4.Những ƣu điểm lƣợng mặt trời .7 1.5.Những ứng dụng lƣợng mặt trời Việt Nam .7 1.6.Những ví dụ cụ thể hệ thống lƣợng mặt trời, hệ thống lƣới điện mặt trời 1.6.1 Giới thiệu 1.6.1.1 Một số hình ảnh lắp đặt hệ thống dàn pin mặt trời 10 1.6.1.2 Cây cầu ứng dụng lượng mặt trời lớn toàn cầu 12 CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC CHUNG MỘT LƢỚI ĐIỆN MẶT TRỜI 15 2.1.Giới thiệu 15 2.2.Phân tích thành phần hệ thống điện lƣợng mặt trời 15 2.2.1.Solar 15 2.2.2.Solar controller 17 2.2.3.Bình ac quy 12 V 180 Ah 18 2.2.4.Inverter 19 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 22 3.1.Giới thiệu 22 3.2.Thiết kế mơ hình hệ thống pin lƣợng mặt trời 22 3.2.1 Tính tổng lượng tiêu thụ điện (W/h) tất thiết bị mà hệ thống solar phải cung cấp ngày 22 3.2.2.Tính tốn cơng suất pin mặt trời cần sử dụng 23 3.2.3 Thiết kế hệ thống bình ac-quy cho hệ thống lượng mặt trời có dùng ac-quy 24 3.2.4.Chọn solar charge controller 25 3.2.4.1 Hệ thống bám điểm cực đại pin (MPPT solar charge controlle)r 25 3.2.5.Thiết kế solar inverter 26 3.2.5.1 Đối với hệ solar stand-alone: 26 3.2.5.2 Hệ solar kết nối vào lưới điện: 27 3.2.6.Thiết kế mơ hình trạm lượng mặt trời 27 3.2.6.1 Tính hệ solar cho hộ dân vùng sâu có yêu cầu sử dụng sau: 27 3.2.6.2 Chọn pin mặt trời (PV panel) 27 3.2.6.3 Tính pin mặt trời (PV panel) 27 3.2.6.4 Tính toán Battery 28 3.2.6.6 Chọn inverter 28 3.3.Xây dựng mơ hình thực cho lƣới điện mặt trời 28 3.3.1.Tính tốn xây dựng mơ hình thực cho lưới điện mặt trời 29 3.3.1.1 Tính tổng lượng tiêu thụ điện (W/h) 29 3.3.1.2 Tính tốn kích cỡ pin cần sử dụng 29 3.3.1.3 Tính tốn dung lượng bình ac quy 29 3.3.1.4 Tính solar charge controller 29 3.3.1.5 Tính inverter 29 3.3.2.Lựa chọn linh kiện điện tử sử dụng mơ hình lưới điện mặt trời 30 3.3.2.1 IRF 3205 30 3.3.2.2 LM 324 31 3.3.2.3 Khuyếch đại đảo NOR CD 4001 32 3.3.2.4 Mosfeet IRF 540 33 3.3.2.5 ATmega8 34 3.4 Tính tốn kinh tế cho hệ thống lƣới điên lƣợng mặt trời hộ dân với công suất 3060 W/h 35 CHƢƠNG 4: THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ HÌNH MƠ PHỎNG VÀ MƠ HÌNH THỰC 39 4.1.Giới thiệu mơ hình thực 39 4.1.1.Giới thiệu pin lượng mặt tời công suất 55W/h 39 4.1.2.Bộ solar controller 40 4.1.3 Bộ inverter PWM 41 4.1.4 Chương trình Code inverter dung AVR Atmega8 44 4.2Một số hình ảnh mơ hình thực 49 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC Lời mở đầu Trong nhƣng năm gần Việt Nam quan tâm đầu tƣ cho nghiên cứu khai thác sử dụng nguồn lƣợng mặt trời, ứng dụng công nghệ tiên tiến quang điện để cấp điện quang nhiệt để cấp nhiệt phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội Trong đó, nguồn lƣợng mặt trời đƣợc đánh giá dồi phong phú, nguồn lƣợng có tính chiến lƣợc khơng cấp điện cho vùng chƣa có điện lƣới mà cịn nguồn bổ sung quan trọng cho hệ thống lƣợng quốc gia, góp phần đảm bảo an ninh lƣợng bảo vệ môi trƣờng sống Việt Nam ứng dụng lƣợng mặt trời để cấp điện cấp nhiệt Các hệ thống lƣới điện mặt trời có mặt 38 tỉnh, thành nƣớc số bộ, ngành sử dụng Các nguồn điện pin mặt trời không nối lƣới, trừ hệ thống pin mặt trời 150kW Trung tâm Hội nghị Quốc gia có nối lƣới Tổng công suất điện pin mặt trời Việt Nam khoảng 1,4MW Đƣợc hƣớng dẫn tận tình GS.TSKH Thân Ngọc Hồn trƣởng mơn Điện tự cơng nghiệp trƣờng ĐH Dân lập Hải Phịng, thầy cô giáo môn Điện tự động công nghiệp em bắt tay vào nghiên cứu thực đề tài “Xây dựng hệ thống sử dụng lƣợng mặt trời cho chiếu sáng ” GS.TSKH Thân Ngọc Hồn hƣớng dẫn Đề tài gồm nội dung sau: Chƣơng 1:NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Chƣơng 2:CẤU TRÚC CHUNG MỘT LƢỚI ĐIỆN MẶT TRỜI Chƣơng 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Chƣơng 4: THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ HÌNH MƠ PHỎNG VÀ MƠ HÌNH THỰC I Tính cấp thiết đề tài (tính thời sự, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, giáo dục y tế…) Hiện trƣớc thách thức thay đổi khí hậu, cạn kiệt nguồn tài ngun khống sản, nguồn lƣợng tái tạo lƣợng dần đƣợc đƣa vào để thay cho nguồn lƣợng khoáng sản Một nguồn lƣợng nguồn lƣợng mặt trời II Mục tiêu đề tài: Xây dựng hệ thống sử dụng lƣợng mặt trời cung cấp cho hộ gai đình với phụ tải nhỏ III Tính mới, tính độc đáo tính sáng tạo đề tài: Sử dụng biến đổi buck boost để thực biến đổi ổn định điện áp Sử dụng nguồn lƣợng mặt trời để sản xuất điện IV Tình hình nghiên cứu nƣớc: Nƣớc ta phát triển nguồn lƣợng điện mặt trời từ năm 1960, tới hồn tồn làm chủ cơng nghệ điện mặt trời Tuy nhiên, dù có nguồn tài nguyên lƣợng mặt trời lớn nhƣng sau thời gian phát triển, việc ứng dụng thiết bị sử dụng lƣợng mặt trời vào sống, với mục đích tiết kiệm điện, mức giậm chân chỗ chƣa đƣợc khai thác hiệu thiếu kinh phí Hệ thống lƣợng mặt trời Việt Nam chủ yếu đƣợc nắp đặt khu vực nông thôn, miền núi, vùng sâu, vùng xa, hải đảo Các hệ thống pin mặt trời có mặt 38 tỉnh, thành nƣớc số bộ, ngành sử dụng Các nguồn điện pin mặt trời không nối lƣới, trừ hệ thống pin mặt trời 150kW Trung tâm Hội nghị Quốc gia có nối lƣới Tổng công suất điện pin mặt trời Việt Nam khoảng 1,4MW V Nội dung nghiên cứu đề tài: VI Phƣơng pháp thiết bị nghiên cứu: Sử dụng biến đổi buck để ổn định điện áp đầu đầu vào thay đổi để nạp vào ăcquy Từ acc quy ta sử dụng băm xung kết hợp inverter để tăng điện áp nên điện áp 220 v để sử dụng thiết bị điện chiếu sáng sinh hoạt VII Khả triển khai ứng dụng, triển khai kết nghiên cứu đề tài: Việc nghiên cứu sử dụng pin lƣợng mặt trời ngày đƣợc quan tâm, tình trạng thiếu hụt lƣợng vấn đề cấp bách môi trƣờng Năng lƣợng mặt trời đƣợc xem nhƣ dạng lƣợng ƣu việt tƣơng lai, nguồn lƣợng sạch, sẵn có thiên nhiên Do lƣợng mặt trời ngày đƣợc sử dụng rộng rãi nƣớc giới VIII Dự kiến kết nghiên cứu đề tài: Đóng góp mặt khoa học, phục vụ công tác đào tạo:  Bổ sung thiết bị phục vụ cho công tác giảng dạy nhà trƣờng  Góp phần giải vấn đề thiếu hụt lƣợng điện sinh hoạt Những đóng góp liên quan đến phát triển kinh tế:  Tiết kiệm chi phí điện cho chiếu sáng Những đóng góp mặt xã hội (các giải pháp cho vấn đề xã hội):  Góp phần giải vấn đề thiếu hụt lƣợng  Góp phần bảo vệ mơi trƣờng Chƣơng 1: NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1 Mở đầu Năng lƣợng mặt trời nguồn lƣợng vô hạn nguồn lƣợng mà đƣợc biết Bức xạ mặt trời sức nóng, ánh sáng dƣới dạng chùm tia mặt trời phát trình tự đốt cháy Bức xạ mặt trời chứa đựng nguồn lƣợng khổng lồ nguồn gốc trình tự nhiên trái đất Năng lƣợng mặt trời dù nhƣng việc khai thác hiệu nguồn lƣợng cịn câu chuyện dài Năng lƣợng mặt trời chia làm loại bản: Nhiệt Quang Các tế bào quang điện (Photovoltaic cells - PV) sử dụng cơng nghệ bán dẫn để chuyển hóa trực tiếp lƣợng quang học thành dòng điện, tích trữ vào pin, ắc quy để sử dụng sau Các tế bào quang điện hay cịn gọi pin mặt trời đƣợc sử dụng rộng rãi chúng dễ chuyển đổi dễ dàng lắp đặt tòa nhà cấu trúc khác Pin mặt trời cung cấp nguồn lƣợng tái tạo, nguồn bổ sung cho nguồn cung cấp điện Tại vùng chƣa có điện lƣới nhƣ cộng đồng dân cƣ xa, nông thôn, hải đảo, trƣờng hợp khẩn cấp, pin mặt trời cung cấp nguồn điện đáng tin cậy Điều bất cập giá thành Pin mặt trời đến cao tỷ lệ chuyển đổi lƣợng chƣa thật cao (13-15%) Trái lại sức nóng mặt trời có hiệu suất chuuyển đổi lớn gấp 4-5 lần hiệu suất quang điện, đơn giá đơn vị lƣợng đƣợc tạo rẻ nhiều Nhiệt đƣợc sử dụng để sƣởi nóng tịa nhà cách thụ động thông quan việc sử dụng số vật liệu thiết kế kiến trúc, đƣợc sử dụng trực tiếp để đun nóng nƣớc phục vụ cho sinh hoạt Ở nhiều khu vực khác giới thiết bị đun nƣớc nóng dùng lƣợng mặt trời (bình nƣớc nóng lƣợng mặt trời) bổ sung quan trọng hay lựa thay cho thiết bị cung cấp nƣớc nóng thơng thƣờng dùng điện gaz Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý solar controller Trong mạch có sử dụng IC khuyếch đại thuật toán LM324, NOR CD4001, mosfeet IRF 3205 Nguyên lý mạch hoạt động nhƣ sau: Start: U2>U1>Uo => 1/324 = L => 14/324 =H => 10/4001 = L => 4&2/4001 = H => IFR Open => 7/324 = H => 8/324 = L => 11/4001 = H => 3&5/4001 = L *** U2>Uo>U1 => 7/324 = L => 8/324 = H => 11/4001 = L => 3&5/4001 = L (do: 2/4001 = H) *** U2>U1>Uo => 1/324 = H => .=> 10/4001 = H => 2&4/4001 = L (3&5/4001 > H) => IFR Closed 4.1.3 Bộ inverter PWM Để ổn định điện áp bảo vệ thiết bị điện khỏi song đa hài bậc cao sử dụng inverter Trong đồ án em xin giới thiệu inverter sử dụng bổ xử lý ATmega8 để điểu khiển thay đổi độ rộng xung kích mở cho mosfeet IRF 540 thơng qua tạo điện áp xoay chiều có tần số 50hz Sau nguồn điện xoay 41 chiều đƣợc cấp vào đầu vào máy biến áp 9V/220V dòng định mức 3A Đầu máy biến áp có điện áp 220V xoay chiều với công suất 30W Sau sơ v 1 U C C V D R 1 N I k C Diode F n 0 F n D (ADC5/SCL)/PC5 G D N G D N D N G D N C D A (ADC1)PC1 1 D N G D D D 100uH R k 100uH D C k D N G D N C D R 0 v J F n 0 D N D N D N G D N G v pnp D10 FR207 Value: R IRF R 0 FR207 D N G D N G N D D N pnp R16 D N G D N G 3.3k Diode Value: R17 npn k Value: PWMB Q R15 D12 4.7k Value: Q R14 3.3k R13 G v v G D N G Value: D11 IRF Value: Q 3.3k Diode Value: R12 0 Value: J Q R11 npn k Value: PWMA Q R10 D 4.7k Value: 1 Q R 3.3k R G G v D N G D v 1 C D k F u 1 R C Diode Value: Diode Value: A Led F n 0 R G J Value: R Value: Diode Value: Diode Value: D L k R G G N N J D D (OC1A)PB1 PWMA PWMB (SSOC1B)PB2 RST (MISO)PB4 (MOSI/OC2)PB3 PB0(ICP1) PD7(AIN1) PD6(AIN0) 2 PD5(T1) D N G (SCK)PB5 1 Xtal2/TOSC2/PB7 C 12MHz Y (ADC0)PC0 2 F p 2 F p Xtal1/TOSC1/PB6 G (ADC2)PC2 D N G N G (ADC3)PC3 PD4(T0/XCK) LM78xx C G (ADC4/SDA)PC4 PD3(INT1) PD2(INT0) F n 0 AVcc ARef PD1(TXD) Vcc C PD0(RXD) G F u 0 Value: C N Reset/PC6 C U RST D Out 2 k N D C C V C C V C C V C C R V đồ nguyên lý sử dung AVR ATmega8 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý inverter sử dung ATmega8 Nguyên lý hoạt động mạch dựa nguyên lý điều biên độ rộng xung PWM : Để thay đổi từ DC sang AC ta sử dụng chip ATmega8 đƣợc lập trình sẵn để tạo tín hiệu mở xung cho bóng mosfeet IRF 540 Hai bóng đóng mở theo chu kỳ đƣợc lập trình sẵn chip ATmega8 tạo dạng sóng gần sóng sin với chu kỳ 50hz Sau nhờ máy biến áp 220V A kích lên 220 V xoay chiều với tần số 50hz Nhờ có tham gia vi điều khiển AVR mà ta lập trình thay đổi biên độ độ rộng xung điều khiển nhằm áp đặt cho tín hiệu đầu bám gần sin chuẩn Ƣu điểm phƣơng pháp là: Ta tạo inverter gần sin chuẩn nhằm để cung cấp cho tải có trở kháng lớn 42 Giảm thiểu tổn hao máy biến áp, nhƣ cuộn dây Có thể lập trình thay đổi để tạo tần số khác Khả điều chỉnh điều chỉnh xác, sai số thấp Độ ổn định tần số cao, mạch dao động vi điều khiển sử dụng thạch anh Tần số tín hiệu PWM cao: đạt tới vài MHz Có thể lúc tạo nhiều tín hiệu PWM Ngồi ra, ta cịn sử dụng phần lại vi điều khiển để thực chức khác nhƣ giám sát, điều khiển, hiển thị … Có cơng suất làm việc lớn tổn hao Nhƣợc điểm phƣơng pháp là: Lập trình phức tạp Sơ đồ khối inverter DC input Control system Mosfeet IRF 540 Out put AC output comparison and adjustment control ideal output reference Hình 4.4: Sơ đồ khối inverter là: Bộ inverter làm việc nguyên lý băm xung điểu chỉnh độ rộng xung PWM Để có tần số 50hz ta chia dải xung thành ms Tại thời điểm bắt đầu vi điều khiển tạo xung kích mở cho IRF540 A mở 0.1 ms sau vi điều khiển ngắt xung IRF540 A khóa 0.1 ms sau vi điều khiển lại kích xung kích mở cho IRF540 A xung tồn 0.6 ms Vậy thời điểm IRF540 A mở 0.6 ms sau lại đƣợc cắt 0.1 ms lại dc mở lại 0.1 ms Tƣơng tự nhƣ nửa chu kỳ sau vi điều khiển cấp xung mở cho IRF540 B tƣơng tự nhƣ chu kỳ thứ Nhờ khoảng đóng cắt mà thay đổi độ rộng xung tạo cho ta đƣợc dạng song bó theo đƣờng hình sin 43 PWM A PWM A PWM B 10 PWM B 20 30 Hình 4.5: Miêu tả nguyên lý tạo xung 4.1.4 Chương trình Code inverter dung AVR Atmega8 #include #define PWM_A OCR1AL #define PWM_B OCR1BL #include unsigned char t=0; // Timer overflow interrupt service routine interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void) { // Reinitialize Timer value TCNT0=0xC1;// Ngat ~1ms // Place your code here if(t>=0 && t=1 && t=2 && t=8 && t=9 && t=10 && t=11 && t=12 && t=13 && t=19 && t=20 && t=21) t=0; } #define FIRST_ADC_INPUT #define LAST_ADC_INPUT unsigned int adc_data[LAST_ADC_INPUT-FIRST_ADC_INPUT+1]; #define ADC_VREF_TYPE 0x00 // ADC interrupt service routine // with auto input scanning interrupt [ADC_INT] void adc_isr(void) { static unsigned char input_index=0; // Read the AD conversion result adc_data[input_index]=ADCW; // Select next ADC input if (++input_index > (LAST_ADC_INPUT-FIRST_ADC_INPUT)) input_index=0; ADMUX=(FIRST_ADC_INPUT | (ADC_VREF_TYPE & 0xff))+input_index; // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; } // Declare your global variables here 45 void main(void) { // Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port B initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=Out Func1=Out Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=0 State1=0 State0=T PORTB=0x00; DDRB=0x06; // Port C initialization // Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00; DDRC=0x00;// Port D initialization // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00; DDRD=0x00; // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 62.500 kHz TCCR0=0x04; TCNT0=0xC1; // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 250.000 kHz // Mode: Ph correct PWM top=0x00FF // OC1A output: Non-Inv // OC1B output: Non-Inv // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge 46 // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0xA1; TCCR1B=0x01; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; // Timer/Counter initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; // External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // INT1: Off MCUCR=0x00; // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x01; // USART initialization // USART disabled UCSRB=0x00; 47 // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80; SFIOR=0x00; // ADC initialization // ADC Clock frequency: 1000.000 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin ADMUX=FIRST_ADC_INPUT | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); ADCSRA=0xCC; // SPI initialization // SPI disabled SPCR=0x00; // TWI initialization // TWI disabled TWCR=0x00; // Global enable interrupts #asm("sei") delay_ms(10); while (1) { // Place your code here } } 48 4.2 Một số hình ảnh mơ hình thực Mơ hình đƣợc đo Oscilloscope Để khảo sát tín hiệu mơ hình ta đo tín hiệu điểm Điểm thứ nhất: Ta đặt que đo sau pin lƣợng mặt trời Hình 4.6: Điện áp pin lƣợng mặt trời Mục địch kiểm tra điện áp pin lƣợng mặt trời 49 Điểm thứ 2: Đo sau solar controller Hình 4.7: điện áp nạp vào bình ac quy Mục đích kiểm tra tín hiệu solar controller, từ suy điện áp nạp vào cho bình ac quy 50 Điểm đo thứ 3: Đo đầu inverter có tải Hình 4.8: Điện áp inverter Mục đích: Kiểm tra tín hiệu điện áp đầu inverter Và kiểm tra tín hiệu điện áp hệ thống lƣới điện lƣợng mặt trời Hình 4.9: Mơ hình lƣới điện lƣợng mặt trời 51 KẾT LUẬN Trên em trình bày tất sở lỳ thuyết xoay quanh đề tài “Xây dựng hệ thống pin lƣợng mặt trời cho chiếu sáng” mà thân em thu thập đƣợc, từ chế tạo thành cơng đƣa hệ thống vào hoạt động nhƣ thí nghiệm thực tế hệ thống lƣới điện lƣợng mặt trời Sau hoàn thành đề tài giúp em đạt đƣợc vấn đề sau: Tìm hiểu đƣợc ứng dụng lƣợng mặt trời o Nguyên lý cấu tạo pin lƣợng mặt trời o Những ứng dụng cụ thể lƣợng mặt trời o Ƣu nhƣợc điểm nguồn lƣợng mặt trời Tìm hiểu đƣợc cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống lƣới điện lƣợng mặt trời o Tìm hiểu đƣợc thành phần cấu tạo lên hệ thống lƣới điện mặt trời Xây dựng mơ hình hệ thống lƣợng mặt trời o Tính tốn thiết kế hệ thống lƣới điện lƣợng mặt trời o Tính tốn kinh tế cho lƣới điện lƣợng mặt trời Thực thí nghiệm mơ hình thực Em xin cảm ơn! 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 Tài liệu tiếng việt Nguyễn Bính, (2007), giáo trình điện tử cơng suất , nhà xuất đại học Quốc Gia Trần Văn Thịnh, (2005), tính tốn thiết kế thiết bị điện tử công suất, Nhà xuất Giáo dục Tài liệu nƣớc T.Shimizu, et al ”Generation Control Circuit for Photovoltaic Modules”, IEEE Trans on PEL, Vol.16, N0.3, pp.293-pp.300, 2001 G.R.Walker, et al “Cascaded DC-DC Converter Connection of Photovoltaic Modules”, IEEE Trans on PEL, Vol.19, No.4, pp.1130-pp.1139, 2004 R.Utsumi, et al “Maximum Power Control in Photovoltaic System with Double Cascade Boost Choppers”, 2006 National Convention Record, IEE Japan, 4-045, pp.67-68, 2006 (in Japanese) R.Utsumi, et al “Characteristics for Fluctuated Irradiance or Load in Photovoltaic System with Double Cascade Boost Choppers”, Annual Conference of IEIE Japan, B-11, pp.87-88, 2006 (in Japanese) Tài liệu internet http://Website www.ebook.edu.vn http://Website www.xbook.com.vn http://Website www.tailieu.vn http://Website www.denmattroi.com http://www.multi-pv.de 53 PHỤ LỤC Bảng 1: Hiệu suât hấp thụ pin lƣợng châu Á Year Country City Latitude Longitude Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec AE Abu Dhabi 24° 28' N 54° 22' E AU Adelaide 34° 55' S 138° 36' E 7.2 6.58 5.18 3.85 2.65 2.23 2.48 3.2 4.46 5.69 6.59 6.74 4.74 AU Brisbane 27° 99' S 153° 8' E AU Hobart 42° 52' S 147° 19' E 5.97 5.33 4.05 2.73 1.79 1.44 1.68 2.41 3.6 4.78 5.92 6.18 3.82 AU Melbourne 37° 47' S 144° 58' E 6.78 6.22 4.76 3.4 2.29 1.84 2.04 2.79 3.94 5.27 6.28 6.46 4.34 AU Perth 31° 57' S 115° 52' E 7.7 6.75 5.41 4.16 3.06 2.67 2.89 3.66 4.76 6.09 7.04 7.76 5.16 AU Sydney 34° S 151° 0' E 6.34 5.68 4.87 3.6 2.74 2.5 2.67 3.53 4.67 5.61 6.32 6.6 4.59 BD Dhaka 23° 42' N 90° 22' E 4.44 5.08 5.87 6.06 5.50 4.41 4.09 4.37 4.17 4.50 4.37 4.13 4.75 CN Beijing 39° 55' N 116° 25' E 2.37 2.92 3.58 5.61 4.83 5.68 5.42 4.49 4.25 3.20 2.66 2.04 3.92 CN Nanjing 32° 03' N 118° 53' E 2.04 2.22 2.65 4.50 3.84 4.47 4.93 4.50 3.67 3.02 2.88 2.08 3.40 CN Shanghai 31° 10' N 121° 28' E 2.29 2.63 3.07 4.54 4.38 4.59 5.52 5.23 4.03 3.39 2.97 2.38 4.01 CN Hongkong 22° 18' N 114° 10' E 2.59 2.56 3.06 3.93 4.13 4.74 5.81 4.95 4.68 4.05 3.56 2.93 4.18 ID Jakarta 6° 11' S IL Tel Aviv 32° 05' N 34° 46' E 2.78 3.5 4.73 6.03 6.86 7.87 7.81 7.22 6.19 4.63 3.32 2.62 5.73 IR Tabriz 38° 48' N 46° 18' E 1.79 2.40 3.37 4.58 5.54 6.71 6.97 6.06 5.20 3.26 2.14 1.56 4.13 IR Tehran 35° 40' N 51° 26' E 2.23 2.84 3.72 5.12 5.99 7.32 7.20 6.41 5.59 3.90 2.61 2.02 4.58 IR Mashhad 36° 16' N 59° 34' E 2.22 2.97 3.88 5.21 6.29 7.49 7.41 6.78 5.70 4.13 2.78 2.06 4.74 IR Bandar' Abbas 27° 15' N 56° 15' E 3.63 4.43 5.14 6.29 7.43 7.96 7.41 6.97 6.58 5.51 4.29 3.37 5.75 IN New Delhi 28° N 3.68 4.47 5.50 6.60 7.08 6.55 5.01 4.62 5.11 4.99 4.15 3.42 5.10 IN Bombay 18° 33' N 72° 32' E 5.22 6.03 6.66 7.05 6.77 4.59 3.54 3.40 4.72 5.39 5.15 4.80 5.28 IN Bangalore 12° 57' N 77° 37' E 5.00 5.90 6.44 6.42 6.13 4.76 4.48 4.59 4.98 4.68 4.34 4.40 5.18 Avg 3.92 4.50 5.22 5.87 7.06 7.33 6.90 6.64 6.39 5.53 4.54 3.79 5.64 6.93 6.09 5.44 4.34 3.5 3.29 3.52 4.43 5.62 6.18 6.74 6.93 5.25 106° 50' E 4.15 4.59 5.00 4.94 4.88 4.71 5.09 5.46 5.66 5.36 4.76 4.47 5.03 77° E 54 IQ Baghdad 33° 20' N 44° 24' E 2.79 3.64 4.59 5.76 6.83 8.10 7.97 7.29 6.25 4.44 3.04 2.52 5.27 JO Amman 31° 57' N 35° 57' E 2.93 3.67 4.83 6.04 6.88 7.91 7.86 7.27 6.25 4.71 3.47 2.76 5.80 JP Tokyo 35° 45' N 139° 38' E 2.31 2.99 3.70 4.90 5.07 4.47 4.88 5.42 3.82 2.98 2.50 2.23 4.00 KH Phnom penh 11° 33' N 104° 51' E 5.27 5.78 6.02 5.76 5.09 4.30 4.55 4.07 4.34 4.41 4.88 5.03 4.85 KP P' yongyang 39° N KR Seoul 37° 31' N 127° E LA Vientiane 18° 07' N 102° 35' E 4.30 4.94 5.52 5.74 5.11 4.24 4.22 4.19 4.61 4.26 4.21 4.24 4.63 LB Beirut 33° 54N 35° 28E 2.64 3.4 4.63 6.03 6.96 7.9 7.84 7.19 6.13 4.5 3.14 2.44 5.68 MM Yangon 16° 47' N 96° 09' E 5.40 6.06 6.65 6.69 5.14 3.24 3.30 2.99 4.12 4.51 4.82 5.05 4.65 MN Ulaanbaatar 47° 55' N 106° 54' E 1.79 2.77 4.24 5.53 6.26 6.15 5.55 4.88 4.17 3.00 1.82 1.40 4.30 MY Kuala Lumpur 3° 07' N 101° 42' E 4.54 5.27 5.14 5.05 4.80 4.98 4.91 4.78 4.54 4.51 4.23 4.07 4.70 NZ Auckland NZ Christchurch 43° 32s NZ Wellington 41° 17' S 174° 47' E 6.27 5.31 4.17 OM Mascat 23° 37' N 58° 37' E PH Cebu 10° 19' N 123° 54' E 4.53 5.15 5.83 6.25 5.90 4.83 4.76 4.93 4.96 4.75 4.49 4.44 5.07 PH Manila 14° 37' N 120° 58' E 4.82 5.62 6.42 6.75 6.19 4.96 4.94 4.41 4.86 4.63 4.59 4.50 5.22 SA Riyadh 24° 39' N 46° 42' E 4.03 4.92 5.56 6.24 7.27 7.99 7.86 7.46 6.83 5.80 4.58 3.82 6.03 1° N 4.43 5.52 5.05 5.05 4.62 4.66 4.51 4.61 4.49 4.50 3.98 3.93 4.61 SG Singapore City 125° 18' E 2.50 3.35 4.50 5.17 5.60 5.35 4.51 4.63 4.22 3.51 2.46 2.09 4.20 2.62 3.40 4.29 5.24 5.63 5.15 4.26 4.55 3.99 3.64 2.60 2.24 4.16 36° 52' S 174° 45' E 6.37 5.9 4.71 3.43 2.44 172° 37e 103° E 2.25 2.95 4.13 5.23 6.05 6.56 4.34 5.9 4.95 3.86 2.75 1.72 1.31 1.47 2.15 3.3 4.34 5.43 5.64 3.57 1.95 1.54 1.74 2.46 3.66 4.7 5.73 6.01 3.88 4.34 5.00 5.85 6.69 7.54 7.56 6.91 6.71 6.55 5.93 4.95 4.23 6.29 TH Bang Kok 13° 45' N 100° 30' E 4.42 4.65 4.84 5.03 4.75 3.77 4.22 3.46 3.63 3.89 4.16 4.40 4.27 TH Chiang Mai 18° N TR Ankara 39° 57' N 32° 53' E VN Hanoi 21° N 99° E 4.79 5.51 6.11 6.29 5.53 4.44 4.16 4.18 4.50 4.34 4.28 4.48 4.88 1.77 2.38 3.69 4.54 5.53 6.63 6.99 6.55 5.22 3.24 1.99 1.51 4.17 105° 54' E 2.52 2.94 3.81 4.34 4.66 4.51 4.62 4.62 4.57 3.64 3.29 3.17 3.89 55